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道路監(jiān)控系統(tǒng)的業(yè)務(wù)與功能分析 摘 要：基于道路監(jiān)控系統(tǒng)在高速公路運(yùn)營(yíng)管理的重要地位和作用，借鑒管理學(xué)的基本概念和理論，結(jié)合高速公路運(yùn)營(yíng)管理中路政管理、養(yǎng)護(hù)管理、收費(fèi)管理和服務(wù)區(qū)管理的具體業(yè)務(wù)內(nèi)容，按運(yùn)營(yíng)管理業(yè)務(wù)中管理要素、管理職能的差異，將道路監(jiān)控系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求分業(yè)務(wù)監(jiān)管需要和道路保暢需要兩部分進(jìn)行了梳理，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)管理中監(jiān)督反饋、決策計(jì)劃和組織指揮環(huán)節(jié)所需的技術(shù)手段，即道路監(jiān)控系統(tǒng)的功能進(jìn)行了分析。 關(guān)鍵詞：高速公路；監(jiān)控系統(tǒng)；運(yùn)營(yíng)管理；業(yè)務(wù)需求；功能需求； 中圖分類號(hào)：u491 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)：2095-1302(2012)09-0040-03 analysis of business and function of highway monitoring system chang peng1, sun zhu2 (1.xi’an xianyang international airport special expressway branch company of shaanxi provincial communication construction group, xi’an 710021, china; 2.school of electronic and control engineering, chang’an university, xi’an 710064, china) abstract: on the basis of the fact that the monitoring system plays an important role in the highway management and in reference of the basic concepts and theory of management science, business requiprements of highway monitoring system are teased based on the business supervision demands and unobstructed highway guaranteeing demands combined with the specific contents of the highway operation and management, including highway administration, maintenance administration, toll management and service zone management and through the analysis of the difference between management factors and management functions. technologies for realization of highway monitoring system functions which include supervision and feedback, strategy planning, organizing and commanding are analyzed. keywords: highway; monitoring systems; operation management; business requirement; functional requirement 0 引 言 道路監(jiān)控系統(tǒng)是路網(wǎng)管理的基礎(chǔ)。對(duì)道路監(jiān)控系統(tǒng)的業(yè)務(wù)與功能進(jìn)行分析是建立高效而可靠的運(yùn)行監(jiān)管與服務(wù)體系的基礎(chǔ)。本文借鑒管理學(xué)的基本理論，結(jié)合高速公路運(yùn)行管理的具體業(yè)務(wù)，對(duì)道路監(jiān)控系統(tǒng)的業(yè)務(wù)及功能進(jìn)行了梳理，并對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)未來的發(fā)展進(jìn)行了展望。 1 道路監(jiān)控系統(tǒng)的作用和定位 道路監(jiān)控系統(tǒng)是對(duì)高速公路單路運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)進(jìn)行信息共享和綜合管理的平臺(tái)。在高速公路現(xiàn)有的運(yùn)營(yíng)管理體系中，監(jiān)控子系統(tǒng)與傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)管理子系統(tǒng)是一個(gè)整體。其中，監(jiān)控子系統(tǒng)處于整個(gè)體系的核心位置，是運(yùn)營(yíng)管理的決策和指揮中心，可起到“大腦”的作用；其他運(yùn)營(yíng)部門根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的控制指揮，執(zhí)行相應(yīng)的管理活動(dòng)，是運(yùn)營(yíng)管理的“手腳”。 2 道路運(yùn)營(yíng)管理業(yè)務(wù)的目的和內(nèi)容 管理是指為達(dá)到一定目標(biāo)，應(yīng)用科學(xué)的手段安排組織社會(huì)活動(dòng)，使其有序進(jìn)行的一種活動(dòng)，其中包括決策、計(jì)劃、組織、指揮和監(jiān)督反饋等環(huán)節(jié)[2]。 運(yùn)營(yíng)即運(yùn)行與經(jīng)營(yíng)。高速公路的運(yùn)營(yíng)管理是指在高速公路竣工通車后，為了充分發(fā)揮高速公路的功能，使其最有效率地為社會(huì)提供服務(wù)所進(jìn)行的一系列管理活動(dòng)。高速公路運(yùn)營(yíng)管理的主要內(nèi)容有路政管理、養(yǎng)護(hù)管理、收費(fèi)管理和服務(wù)區(qū)管理[3]。 3 道路監(jiān)控系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求分析 任何一種管理活動(dòng)都是由管理主體、管理客體、組織目的和組織環(huán)境或條件等四個(gè)基本要素構(gòu)成。根據(jù)管理活動(dòng)的構(gòu)成要素不同，可將道路運(yùn)營(yíng)管理活動(dòng)大致分為對(duì)內(nèi)管理和對(duì)外管理兩種。對(duì)內(nèi)管理的管理客體是道路管理單位的內(nèi)部業(yè)務(wù)開展情況、人員工作情況以及資源使用情況，目的是實(shí)現(xiàn)高效管理和提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)；對(duì)外管理的管理客體是道路及道路使用者，目的是保障道路使用者行駛的安全、高效等。 通常情況下，監(jiān)控策略應(yīng)主要對(duì)道路交通運(yùn)行狀況及相關(guān)部門業(yè)務(wù)操作進(jìn)行監(jiān)督管理，而不直接涉及相關(guān)部門的內(nèi)部管理。在緊急情況下，事件處置對(duì)反應(yīng)速度及處置效率要求較高，需由監(jiān)控中心統(tǒng)一調(diào)度路政、養(yǎng)護(hù)、收費(fèi)、服務(wù)區(qū)相關(guān)人員進(jìn)行反應(yīng)處置，從而使各個(gè)部門協(xié)調(diào)統(tǒng)一，提高反應(yīng)能力和處置能力。綜上所述，本文對(duì)監(jiān)控業(yè)務(wù)需求的梳理，應(yīng)從對(duì)內(nèi)對(duì)外管理，以及正常和異常兩個(gè)因素來考慮。 3.1 業(yè)務(wù)監(jiān)管需求 根據(jù)業(yè)務(wù)監(jiān)管目標(biāo)角度的不同，可將管理目標(biāo)分為直接目標(biāo)和間接目標(biāo)兩個(gè)層次。直接目標(biāo)是優(yōu)化服務(wù)水平，間接目標(biāo)則是通過對(duì)業(yè)務(wù)管理中各資源活動(dòng)情況的掌握來確保直接目標(biāo)的有效實(shí)現(xiàn)。 正常情況下的直接目標(biāo)內(nèi)容是監(jiān)督路政人員現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法的操作情況；監(jiān)督養(yǎng)護(hù)工程施工進(jìn)度；監(jiān)督收費(fèi)站服務(wù)狀態(tài)，如車道開閉狀態(tài)；監(jiān)督服務(wù)區(qū)服務(wù)狀態(tài)，如停車場(chǎng)可容納車輛數(shù)、剩余停車位數(shù)量、加油站可加油料種類等。 間接目標(biāo)內(nèi)容包括監(jiān)督路政/養(yǎng)護(hù)部門巡查時(shí)間、路線、人員、巡查車輛等信息；其次是監(jiān)督養(yǎng)護(hù)人員出勤情況及工作狀態(tài)、養(yǎng)護(hù)設(shè)備出動(dòng)情況；另外是監(jiān)督收費(fèi)員出勤情況及收費(fèi)過程；同時(shí)監(jiān)督服務(wù)區(qū)工作人員的出勤情況及工作狀態(tài)；還有就是監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)工作運(yùn)行狀態(tài)及異常事件，以便了解整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)備完好率。 此外，在異常情況下，還需要了解應(yīng)急隊(duì)伍、物資裝備的響應(yīng)和使用情況。 3.2 道路保暢需求 從公路運(yùn)營(yíng)管理單位的角度看來，影響道路安全與暢通的因素來自道路使用者、道路和環(huán)境三個(gè)方面。車輛及人的因素都來自于道路使用者，違章行駛、錯(cuò)誤操作及車輛故障等都是導(dǎo)致交通堵塞和交通事故的隱患。一般道路因素為路基、路面、橋梁、隧道和沿線設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)，路面平整度、強(qiáng)度、抗滑能力及路側(cè)附屬設(shè)施的健康程度對(duì)道路的安全與暢通具有較大影響。環(huán)境因素主要指氣象狀況，不同氣象條件對(duì)人、車、路有不同的影響，通過對(duì)人、車、路的影響，可能間接造成事故隱患。如大霧天氣下人的可視距離較小，易造成交通事故；雪天路面摩擦小，車輛控制困難，易導(dǎo)致交通事故等。 因此，為保障道路的安全與暢通，道路運(yùn)營(yíng)管理單位應(yīng)根據(jù)交通流的狀態(tài)、基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)、氣象環(huán)境狀態(tài)對(duì)道路及道路使用者進(jìn)行管理。管理活動(dòng)的環(huán)節(jié)包括決策、執(zhí)行和監(jiān)督反饋三部分。 3.2.1 監(jiān)督反饋需求 監(jiān)督反饋需求指實(shí)時(shí)掌握交通流、基礎(chǔ)設(shè)施和氣象環(huán)境狀態(tài)的需求。信息是決策的基礎(chǔ)，決策者對(duì)決策的控制主要依據(jù)反饋信息，其目的在于準(zhǔn)確而迅速地把決策實(shí)施過程中出現(xiàn)的問題及決策本身與客觀環(huán)境之間矛盾信息輸送回決策機(jī)構(gòu)，從而使決策者能夠及時(shí)根據(jù)客觀情況的變化，對(duì)決策方案進(jìn)行調(diào)整和糾正。 監(jiān)督反饋的信息分為狀態(tài)信息和事件信息兩種。事件信息又分為兩種：一種是事前可預(yù)知的事件，另一種是事后通過檢測(cè)或上報(bào)才能得知的事件。 一般的狀態(tài)信息包括交通流的交通量、平均車速、占有率、車型、車頭時(shí)距等參數(shù)；另外還有基礎(chǔ)設(shè)施的使用狀態(tài)、隧道的亮度、co濃度、能見度等參數(shù)；其次是環(huán)境天氣類型、氣溫、氣壓、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、降水量、能見度、路面溫度、路面濕度、積雪厚度等參數(shù)。 對(duì)于事件信息，通?？深A(yù)知的事件信息包括重大活動(dòng)的類型、時(shí)間、影響；道路養(yǎng)護(hù)工程的位置、施工范圍、工期；預(yù)測(cè)發(fā)生極端天氣的類型、強(qiáng)度、范圍等。不可預(yù)知的事件信息包括交通事件位置、類型、影響程度；設(shè)施狀態(tài)損壞的位置、類型、程度；環(huán)境異常的位置、類型、強(qiáng)度等。 3.2.2 決策計(jì)劃需求 (1) 通常情況下的決策計(jì)劃需求如下： 根據(jù)實(shí)時(shí)交通設(shè)施的狀態(tài)信息，判斷是否采取交通控制措施，并分析決策采取何種實(shí)施方案； 根據(jù)當(dāng)前及預(yù)測(cè)氣象環(huán)境狀態(tài)信息，判斷是否采取交通控制措施，分析決策采取何種實(shí)施方案； 根據(jù)歷史交通狀態(tài)信息，判斷是否有必要對(duì)道路基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行保養(yǎng)； 根據(jù)道路設(shè)施狀態(tài)，判斷是否對(duì)道路基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行維修； 根據(jù)道路環(huán)境狀態(tài)信息，判斷是否采取融雪除冰措施。 (2) 緊急情況下的決策計(jì)劃需求如下： 研究制定針對(duì)各中類型時(shí)間的應(yīng)急處置預(yù)案，充分調(diào)度路政、養(yǎng)護(hù)、收費(fèi)、服務(wù)區(qū)人員及各種應(yīng)急資源，對(duì)事故進(jìn)行快速反應(yīng)和有效處置; 根據(jù)緊急情況的性質(zhì)、類型、傷亡情況、對(duì)交通的影響等因素，選擇相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，制定具體的應(yīng)急處置方案; 根據(jù)應(yīng)急預(yù)案實(shí)施的效果，分析決策應(yīng)急處置的調(diào)整措施。 3.2.3 組織指揮需求 組織指揮需求主要是按照交通誘導(dǎo)分流方案，指揮引導(dǎo)道路使用者按方案行駛，或者按照事件處置方案，指揮道路管理單位各部門人員及物資按方案進(jìn)行處置。 4 道路監(jiān)控系統(tǒng)的功能分析 監(jiān)控系統(tǒng)的功能即實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)管理的技術(shù)手段。本文從實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)管理中監(jiān)督反饋、決策計(jì)劃和組織指揮的手段對(duì)道路監(jiān)控系統(tǒng)所應(yīng)具有的功能進(jìn)行分析。 4.1 信息采集 采集信息的類型分為視頻信息、數(shù)據(jù)信息和語(yǔ)音信息。 4.1.1 視頻監(jiān)視平臺(tái) 視頻監(jiān)視系統(tǒng)能夠提供監(jiān)控點(diǎn)周邊各監(jiān)控目標(biāo)的實(shí)時(shí)圖像信息，具有信息量大、準(zhǔn)確、直觀的特點(diǎn)[8]。 通過視頻監(jiān)控對(duì)道路各監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行巡視，管理人員可直觀地掌握道路上的交通流的運(yùn)行情況。一是辨別有無發(fā)生交通事故，確認(rèn)事故發(fā)生的位置、事故的規(guī)模；辨別是否發(fā)生擁堵，確認(rèn)擁堵的位置、擁堵的長(zhǎng)度。二是辨別橋梁、隧道有無危險(xiǎn)隱患，確認(rèn)隱患的位置和類型。三是觀察天氣狀況及能見度等信息。這樣，通過對(duì)道路運(yùn)行狀態(tài)的掌握，可根據(jù)情況采取不同措施來保證道路的安全和暢通。 另外，通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以對(duì)路政路產(chǎn)路權(quán)的處置過程進(jìn)行監(jiān)管，具體包括對(duì)路政/養(yǎng)護(hù)巡查工作進(jìn)行監(jiān)督，對(duì)道路養(yǎng)護(hù)的狀態(tài)及進(jìn)度進(jìn)行監(jiān)督，對(duì)收費(fèi)服務(wù)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)督，對(duì)服務(wù)區(qū)資源的應(yīng)用和運(yùn)營(yíng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)管以及對(duì)應(yīng)急處置行動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)管等。 4.1.2 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè) 視頻信息僅能定性地描述當(dāng)前監(jiān)控點(diǎn)的周圍情況，這是視頻監(jiān)視平臺(tái)的缺點(diǎn)。為彌補(bǔ)定量描述狀態(tài)信息的缺失，需要各種專業(yè)檢查儀器來對(duì)交通流、基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)境狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 首先，可通過微波車輛檢測(cè)器、線圈車輛檢測(cè)器等準(zhǔn)確地檢測(cè)交通量、平均速度、占有率、車型、車頭時(shí)距等交通參數(shù)；其次，通過位移計(jì)、應(yīng)變儀、速度計(jì)等檢測(cè)儀器監(jiān)測(cè)橋梁樁基的位移、變形、頻率、振型等參數(shù)；第三，通過亮度檢測(cè)器、co/vi、風(fēng)速風(fēng)向檢測(cè)器、火災(zāi)檢測(cè)器可檢測(cè)隧道內(nèi)的亮度、一氧化碳濃度、煙霧能見度、隧道內(nèi)的風(fēng)速風(fēng)向和隧道火災(zāi)；第四是氣象檢測(cè)器，常見的氣象檢測(cè)器有溫度、風(fēng)速風(fēng)向、能見度檢測(cè)器等。通過這些設(shè)備，可以準(zhǔn)確得到監(jiān)測(cè)點(diǎn)周圍的溫度、風(fēng)速風(fēng)向、能見度等環(huán)境參數(shù)。 有許多設(shè)備都具有信息反饋功能，故障時(shí)自動(dòng)返回故障類型。正常時(shí)能夠通過監(jiān)控中心上位機(jī)的訪問，返回關(guān)心的設(shè)備信息，例如通過訪問下位機(jī)情報(bào)板得到當(dāng)前顯示內(nèi)容。 當(dāng)然，也可以人工采集數(shù)據(jù)信息。當(dāng)前技術(shù)水平還不能實(shí)現(xiàn)對(duì)高速公路所有監(jiān)控對(duì)象的狀態(tài)進(jìn)行智能化監(jiān)測(cè)，同時(shí)，當(dāng)前已有的智能化監(jiān)測(cè)設(shè)備也存在漏檢、誤檢等問題和配備費(fèi)用較高的問題。為了彌補(bǔ)這些缺陷，可利用人工信息報(bào)送的手段，對(duì)信息進(jìn)行補(bǔ)充采集。 4.1.3 語(yǔ)音報(bào)送 語(yǔ)音報(bào)送主要有緊急電話和業(yè)務(wù)電話兩種形式。通過安裝在路側(cè)的緊急電話系統(tǒng)，可在發(fā)生交通事故或車輛故障時(shí)，由道路使用者利用其向監(jiān)控中心通報(bào)事故情況并尋求幫助。監(jiān)控中心能夠記錄緊急電話的呼叫時(shí)間、位置及通話內(nèi)容。業(yè)務(wù)電話則是通過路政/養(yǎng)護(hù)巡查車輛上配置的集群呼叫終端設(shè)備，在事件發(fā)生時(shí)向監(jiān)控中心報(bào)告事件的位置、類型、規(guī)模等信息。 4.2 數(shù)據(jù)分析處理 數(shù)據(jù)分析處理主要是事件檢測(cè)、交通控制方案生成、應(yīng)急處置方案生成。 事件檢測(cè)就是通過車輛檢測(cè)器得到的交通流參數(shù)的非正常變化間接地判斷交通事件的存在；通過圖像處理技術(shù)來發(fā)現(xiàn)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的異常事件。 交通控制方案生成就是通過車輛檢測(cè)器得到的實(shí)時(shí)交通流參數(shù)和歷史交通流參數(shù)，通過交通仿真數(shù)學(xué)模型和系統(tǒng)優(yōu)化程序自動(dòng)生成交通控制方案。 應(yīng)急處置方案生成則是根據(jù)突發(fā)事件的類型、等級(jí)、影響范圍，結(jié)合應(yīng)急資源和救援力量，從預(yù)案庫(kù)和案例庫(kù)中自動(dòng)匹配相關(guān)類型的預(yù)案和案例處置內(nèi)容，以生成應(yīng)急組織、搶通方案、應(yīng)急資源調(diào)配方案。 4.3 信息發(fā)布 人類接收信息的主要途徑是通過眼睛和耳朵，因此，發(fā)布的信息按類型可分為文本圖形和語(yǔ)音兩種。 文本或圖形可通過道路上安裝的可變情報(bào)板、可變限速標(biāo)志、通行信號(hào)燈、車道指示燈等設(shè)備，向道路使用者發(fā)布文本或圖形形式的交通控制信息。 語(yǔ)音信息則可通過路側(cè)及隧道內(nèi)覆蓋的調(diào)頻信號(hào)廣播系統(tǒng)，向道路使用者發(fā)布緊急的語(yǔ)音交通控制信息。通過業(yè)務(wù)電話也可向道路管理單位的路政、養(yǎng)護(hù)、收費(fèi)等部門的內(nèi)部人員發(fā)布突發(fā)事件的指揮調(diào)度信息。 5 結(jié) 語(yǔ) 道路監(jiān)控系統(tǒng)是對(duì)高速公路運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)進(jìn)行綜合管理和信息共享的平臺(tái)，是路網(wǎng)管理的基礎(chǔ)。目前，我國(guó)現(xiàn)有道路監(jiān)控的服務(wù)水平還不高，運(yùn)營(yíng)效率難以得到充分發(fā)揮。究其原因，是我國(guó)在道路監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、分析決策、信息發(fā)布等方面還存在著關(guān)鍵技術(shù)、裝備及產(chǎn)品的制約瓶頸。如何突破這些瓶頸，是擺在我們面前的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。 物聯(lián)網(wǎng)概念的問世為高速公路的智能化提供了新的思路?；谙冗M(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)理念和技術(shù)來建設(shè)人、車、路三者相互協(xié)調(diào)的智能高速公路，是解決高速公路交通問題的有效途經(jīng)，是建設(shè)“便捷、高效、安全、綠色”的交通運(yùn)輸體系的有力支撐。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 周偉.基于物聯(lián)網(wǎng)的公路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)監(jiān)管與服務(wù)問題思考[j].交通運(yùn)輸部管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，20(4)：6-9. 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